(57)【要約】【課題】モジュール式燃料電池の提供。【解決手段】本考案は一種のモジュール式燃料電池に関わるもので、燃料電池モジュール、制御モジュール、燃料供給モジュールなど様々なモジュールを利用者の需要に応じて、組み合わせ使用ができる。プリント基板形態の燃料供給モジュールを設け、電気化学反応により、電気を発生する。制御モジュールに電気回路板、および電気回路板上に設ける電気回路を設ける。そのうち、電気回路は一つ以上の電子素子を設ける。燃料供給モジュールは燃料保存タンク、およびも一つ以上のポンプおよび／またはバルブを設け、ポンプおよび／またはバルブは制御モジュールによって制御される。そのうち、一つ以上のポンプおよび／またはバルブは燃料供給モジュールと界面接続方式により接続する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板形態の燃料電池モジュールを設け、電気化学反応により、電気を発生し、  制御モジュールに電気回路板、および電気回路板上に設ける電気回路を設け、そのうち、電気回路に一つ以上の電子素子を設け、
燃料供給モジュールを設け、燃料保存タンク、および一つ以上のポンプおよび／またはバルブを設け、ポンプおよび／またはバルブは制御モジュールによって制御され、そのうち、一つ以上のポンプおよび／またはバルブは燃料電池モジュールと界面接続し、
燃料供給モジュールを設け、燃料保存タンク、および一つ以上のポンプおよび／またはバルブを設け、ポンプおよび／またはバルブは制御モジュールによって制御され、そのうち、一つ以上のポンプおよび／またはバルブは燃料電池モジュールと界面接続することを特徴とする一種のモジュール式燃料電池。
【請求項２】
電子素子のうち、マイクロプロセッサーを含まれる構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項３】
燃料保存タンクに高濃度燃料保存タンク、低濃度燃料保存タンク、燃料混合タンクを設ける構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項４】
燃料電池モジュールと界面接続するポンプは、制御モジュールの制御により、燃料保存タンクに保存された燃料は、特定の流量出力に燃料電池モジュールに供給する構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項５】
燃料混合タンクは高濃度燃料保存タンク、低濃度燃料保存タンクにそれぞれ接続し、燃料電池モジュールと界面接続するポンプは、制御モジュールの制御により、燃料混合タンクに保存された混合燃料を特定の流量出力に燃料電池モジュールに供給する構造であることを特徴とする請求項３記載のモジュール式燃料電池。
【請求項６】
燃料電池モジュールと制御モジュールはプリン基板を共用する構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項７】
制御モジュールと燃料供給モジュールは一体化に構築した単体構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項８】
制御モジュールと燃料供給モジュールはそれぞれに独立した構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項９】
センサーモジュールを設け、燃料電池モジュールの燃料の量および／または燃料濃度を検出し、制御モジュールと電気接続して、制御モジュールにより、燃料の量および／または燃料濃度を検出および判断処理により、ポンプ制御を行い、燃料保存タンクに保存された燃料の流量出力を調節する構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項１０】
センサーモジュールは燃料量センサーおよび燃料濃度センサーを含まれる構造であることを特徴とする請求項９記載のモジュール式燃料電池。
【請求項１１】
センサーモジュールは燃料電池モジュールに設ける構造であることを特徴とする請求項９記載のモジュール式燃料電池。
【請求項１２】
燃料電池モジュールは２極型の燃料電池セルを含まれる構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項１３】
センサーモジュールはさらに、温度センサーを設け、この温度センサーは燃料電池モジュールに設けて、制御モジュールと電気接続する構造であることを特徴とする請求項９記載のモジュール式燃料電池。
【請求項１４】
温度センサーは熱電対、サーミスター抵抗のいずれを含まれる構造であることを特徴とする請求項１３記載のモジュール式燃料電池。
【請求項１５】
流場循環モジュールを設け、制御モジュールの制御により、燃料電池モジュールに適温および良好な流場の操作環境を提供する構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【請求項１６】
流場循環モジュールはファン、熱導管、水冷系統のいずれを含まれる構造であることを特徴とする請求項１５記載のモジュール式燃料電池。
【請求項１７】
燃料電池モジュールと制御モジュールはそれぞれに独立した構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案一種の燃料電池、特に一種のモジュール式燃料電池に関わるもので、実務の要求に基づいて、燃料電池を柔軟に組み合わせることができる。
【背景技術】
【０００２】
公知の燃料電池は燃料電池のコア部品のほか、燃料保存タンク、ポンプ、バルブ、ファン、電気回路などの電気周辺部品を含まれる。これらの電気部品は公知技術の燃料電池では、各電気部品をかき集めて組み合わせている。よって、公知の燃料電池は大量生産することができない。また、燃料電池の品質管理に困難がある。
【０００３】
本考案者は前記した公知の燃料電池の欠点に対し、実務の要求に応え、柔軟に組み合わせることのできるモジュール式燃料電池を考案した。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
制御モジュールに電気回路板、および電気回路板上に設ける電気回路を設ける。そのうち、電気回路に一つ以上の電子素子を設ける。
【０００５】
燃料供給モジュールを設け、燃料保存タンク、および一つ以上のポンプおよび／またはバルブを設け、ポンプおよび／またはバルブは制御モジュールによって制御される。そのうち、一つ以上のポンプおよび／またはバルブは燃料電池モジュールと界面接続する。本考案はこれらの部品構成により、燃料電池モジュール、制御モジュール、センサーモジュール、燃料供給モジュールおよび流場循環モジュールなどのモジュール部品は、利用者の需要に応じて組み合わせて使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の考案は、プリント基板形態の燃料電池モジュールを設け、電気化学反応により、電気を発生する、
制御モジュールに電気回路板、および電気回路板上に設ける電気回路を設ける、そのうち、電気回路に一つ以上の電子素子を設ける、
燃料供給モジュールを設け、燃料保存タンク、および一つ以上のポンプおよび／またはバルブを設け、ポンプおよび／またはバルブは制御モジュールによって制御される、そのうち、一つ以上のポンプおよび／またはバルブは燃料電池モジュールと界面接続する、
燃料供給モジュールを設け、燃料保存タンク、および一つ以上のポンプおよび／またはバルブを設け、ポンプおよび／またはバルブは制御モジュールによって制御される、そのうち、一つ以上のポンプおよび／またはバルブは燃料電池モジュールと界面接続することを特徴とする一種のモジュール式燃料電池としている。
請求項２の考案は、電子素子のうち、マイクロプロセッサーを含まれる構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項３の考案は、燃料保存タンクに高濃度燃料保存タンク、低濃度燃料保存タンク、燃料混合タンクを設ける構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項４の考案は、燃料電池モジュールと界面接続するポンプは、制御モジュールの制御により、燃料保存タンクに保存された燃料は、特定の流量出力に燃料電池モジュールに供給する構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項５の考案は、燃料混合タンクは高濃度燃料保存タンク、低濃度燃料保存タンクにそれぞれ接続し、燃料電池モジュールと界面接続するポンプは、制御モジュールの制御により、燃料混合タンクに保存された混合燃料を特定の流量出力に燃料電池モジュールに供給する構造であることを特徴とする請求項３記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項６の考案は、燃料電池モジュールと制御モジュールはプリン基板を共用する構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項７の考案は、制御モジュールと燃料供給モジュールは一体化に構築した単体構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項８の考案は、制御モジュールと燃料供給モジュールはそれぞれに独立した構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項９の考案は、センサーモジュールを設け、燃料電池モジュールの燃料の量および／または燃料濃度を検出し、制御モジュールと電気接続して、制御モジュールにより、燃料の量および／または燃料濃度を検出および判断処理により、ポンプ制御を行い、燃料保存タンクに保存された燃料の流量出力を調節する構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項１０の考案は、センサーモジュールは燃料量センサーおよび燃料濃度センサーを含まれる構造であることを特徴とする請求項９記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項１１の考案は、センサーモジュールは燃料電池モジュールに設ける構造であることを特徴とする請求項９記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項１２の考案は、燃料電池モジュールは２極型の燃料電池セルを含まれる構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項１３の考案は、センサーモジュールはさらに、温度センサーを設け、この温度センサーは燃料電池モジュールに設けて、制御モジュールと電気接続する構造であることを特徴とする請求項９記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項１４の考案は、温度センサーは熱電対、サーミスター抵抗のいずれを含まれる構造であることを特徴とする請求項１３記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項１５の考案は、流場循環モジュールを設け、制御モジュールの制御により、燃料電池モジュールに適温および良好な流場の操作環境を提供する構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項１６の考案は、流場循環モジュールはファン、熱導管、水冷系統のいずれを含まれる構造であることを特徴とする請求項１５記載のモジュール式燃料電池としている。
請求項１７の考案は、燃料電池モジュールと制御モジュールはそれぞれに独立した構造であることを特徴とする請求項１記載のモジュール式燃料電池としている。
【考案の効果】
【０００７】
本考案はモジュール式燃料電池、制御モジュールに電気回路板、および電気回路板上に設ける電気回路を設ける。そのうち、電気回路に一つ以上の電子素子を設ける。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すものは、本考案のモジュール式燃料電池実施例１における素子関係図である。実施例１とおり、モジュール式燃料電池１０の燃料電池モジュール１０１は発電素子であり、制御モジュール１０２、燃料供給モジュール１０３、センサーモジュール１０４などは電気周辺部品である。燃料電池モジュール１０１はプリント基板形態の燃料電池である。一例として、燃料電池モジュール１０１はメタン燃料電池を使用する。多層のＦＲ４板またはガラスエポキシ樹脂基板、セラミックス基板、高分子可塑性機材またはコンポジット部材の基板を使用し、それらの基板を重ねあわせる。その挟み層に電気化学反応するため、一つ以上のフィルム電極組を設ける。
【０００９】
図１に示すとおり、制御モジュール１０２と燃料供給モジュール１０３を一緒に設けて、単体構造を構成する。図２に示すものは、本考案の制御モジュールと燃料供給モジュールを一緒に設けて単体構造の表示図である。これらの単体構造は界面接続方式により、部品である燃料電池モジュール１０１に接続する。制御モジュール１０２はプリント基板１０２ａと電気回路１０２ｂより構成し、電気回路１０２ｂは一つ以上電子素子により構成した制御回路である。さらに、これらの電子素子にマイクロプロセッサーを設ける。燃料供給モジュール１０３に燃料保存タンク１０３ａ、ポンプ１０３ｂ、バルブ１０３ｃを設ける。燃料保存タンク１０３ａに保存された燃料は、ポンプ１０３ｂの搬送により、燃料電池モジュール１０１に供給する。燃料保存タンク１０３ａは単一の保存タンク構造とする。図３に示すとおり、燃料保存タンク１０３ａは高濃度燃料保存タンク１０３１、低濃度燃料保存タンク１０３３、および燃料混合タンク１０３５より構成する。そのうち、燃料混合タンク１０３５はポンプ１０３ｄ、バルブ１０３ｅなどの素子により、高濃度燃料保存タンク１０３１と低濃度燃料保存タンク１０３３に接続しておく、高濃度燃料保存タンク１０３１、低濃度燃料保存タンク１０３３、燃料混合タンク１０３５三者間に接続するポンプ１０３ｄまたはバルブ１０３ｅは、制御モジュール１０２によって制御される。ポンプ１０３ｂとバルブ１０３ｃは制御モジュール１０２と電気接続して、制御モジュール１０２の制御を受ける。制御モジュール１０２は、ポンプ１０３ｂとバルブ１０３ｃに対する制御により、単体構造の燃料保存タンク１０３ａの燃料、または燃料混合タンク１０３５の燃料は、特定の流量出力により、燃料電池モジュール１０１に供給できる。
【００１０】
図４に示すものは、本考案のモジュール式燃料電池実施例２における素子関係図である。図４における制御モジュール１０２と燃料供給モジュール１０３はそれぞれに独立した構造であり、両者は界面接続方式により接続する。制御モジュール１０２と燃料供給モジュール１０３を構成する部品は、実施例１と同じである。
【００１１】
燃料供給モジュール１０３はプリン基板形態の燃料電池である。これにより、実施例２の変化例として、図５に示すとおり、制御モジュール１０２と燃料電池モジュール１０１はプリン基板を共用することにより、制御モジュール１０２と燃料電池モジュール１０１を一体化に構築して、単体構造に仕上げる。
【００１２】
さらに、実施例１と実施例２におけるモジュール式燃料電池１０はさらに、センサーモジュール１０４を設け、燃料電池モジュール１０１の燃料の量、燃料濃度などを検出し、この検出信号を制御モジュール１０２に伝送する。制御モジュール１０２は検出信号に基づいて判断処理した後、ポンプ１０３ｂに対する制御を行い、燃料の流量出力制御を行う。センサーモジュール１０４に燃料量センサーおよび燃料濃度センサーを設け、これらのセンサーは燃料電池モジュール１０１の内部に設ける。
【００１３】
実施例１と実施例２におけるセンサーモジュール１０４はさらに、一つ以上の温度センサーを設け、稼働中の燃料電池モジュール１０１の温度を検出し、これらのセンサーは制御モジュール１０２と電気接続する。温度センサーの素子態様は、温度熱電対、サーミスター抵抗などを使用する。
【００１４】
実施例１と実施例２におけるモジュール式燃料電池１０はさらに、流場循環モジュール１０５を設け、燃料電池モジュール１０１を適温調節および流場操作環境を提供する。流場循環モジュール１０５は制御モジュール１０２と電気接続し、制御モジュール１０２の制御を受ける。流場循環モジュール１０５の素子態様は、ファン、熱導管、水冷系統などを実施できる。
【００１５】
制御モジュール１０２は温度センサーより検出された温度信号を受信し、その時点の温度状況により、流場循環モジュール１０５を制御し、電気化学反応が有効に行えるような良好温度条件を燃料電池モジュール１０１に提供する。
【００１６】
実施例１と実施例２におけるモジュール式燃料電池１０２はさらに、電力整合回路を設け、燃料電池モジュール１０１より発生した電気を調節し、安定した特定電圧を出力する。
【００１７】
本考案のモジュール式燃料電池１０構造の特長は、燃料電池モジュール１０１、制御モジュール１０２、燃料供給モジュール１０３、センサーモジュール１０４および流場循環モジュール１０５ともモジュール構造を採用する。モジュール式燃料電池１０を組み立てのとき、組立作業者は実務の要求に基づいて、様々なモジュールを組み合わせることにより、必要に応えるモジュール式燃料電池１０に組み合わせることを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本考案のモジュール式燃料電池実施例１における素子関係図である。
【図２】本考案の制御モジュールと燃料供給モジュールを一体化に構築して、単体構造の表示図である。
【図３】本考案の燃料保存タンク実施例の構造表示図である。
【図４】本考案のモジュール式燃料電池実施例２における素子関係図である。
【図５】本考案の制御モジュールと燃料供給モジュールを一体化に構築して、単体構造の表示図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  モジュール式燃料電池
１０１  燃料電池モジュール
１０２  制御モジュール
１０２ａ  電気回路板
１０２ｂ  電気回路
１０３  燃料供給モジュール
１０３ａ  燃料保存タンク
１０３ｂ  ポンプ
１０３ｃ  バルブ
１０３ｄ  ポンプ
１０３ｅ  バルブ
１０４  センサーモジュール
１０５  流場循環モジュール
１０３１  高濃度燃料保存タンク
１０３３  低濃度燃料保存タンク
１０３５  燃料混合タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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